BAB VII HASIL PENGUKURAN DAN PEMBAHASAN
Dimensi riil, 0.61 λ 0 = 75
36.1
4 7 . 7 2
8 1
λ0/4
10
14
3 2 6 1 . 5
10
3 3
10
Gambar 7.1 7.1 Dimensi antena antena mikrostrip mikrostrip plannar plannar array 8 array 8 elemen
7.1 Pengukuran Return Loss Tujuan : Menentukan return loss (RL) antena mikrostrip planar mikrostrip planar array 8 array 8 elemen. Perangkat yag digunakan : - Spectrum Spectrum Analyzer Analyzer (Instek GSP-827) GSP-827) - Directional Coupler, 1 buah - Kabel koaksial 50
Ω
, 1 m, 1 buah
- Konektor N Male – BNC Female, 4 buah - Antenna (yang diuji), AUT
65
66
Set-up Perangkat SPECTRUM ANALYZER ANTENNA UNDER TEST
3 2
1
DIRECTIONAL COUPLER
Gambar 7.2 Set-up perangkat pengukuran
Prosedur Pengukuran 1. Kalibrasi Spectrum Analyzer (SA) dan tekan tombol Amplituda mengatur level referensi 5 dB dengan menekan Ref Level sebelah kanan layar dan entry data sesuai dengan amplituda yang diinginkan. 2. Tekan tombol Frequency untuk mengatur frekuensi Start 2,3 GHz dan frekuensi Stop 2,5 GHz dengan entry data sesuai dengan frekuensi yang diinginkan. 3. Pasang Directional Coupler (DC), input DC dihubungkan dengan output Tracking Generator (TG) dan pada output DC dihubungkan dengan input SA. (Perhatian : pasang beban atau hubungkan output DC dengan beban atau perangkat lain sebelum TG di-ON-kan). 4. Tekan tombol Option untuk mengaktifkan TG, kemudian tekan TG sebelah kanan layar dan kemudian kondisi ON. Pada layar akan nampak level rata (level yang mendekati rata) dengan level mendekati 0 dBm. Level yang ditampilkan merupakan level referensi sebagai level sumber. Catat dan rekam nilai yang ditampilkan. 5. Tekan kembali tombol Option untuk mengaktifkan TG, dengan menekan TG sebelah kanan layar dan kemudian kondisi OFF. 6. Pasang antena yang akan diuji pada DC port 2, dan hubungkan DC port 3 dengan input SA, set-up seperti Gambar 7.2. 7. Tekan kembali tombol Option untuk mengaktifkan TG, dengan menekan TG sebelah kanan layar dan kemudian kondisi ON. 8. Amati, catat dan rekam tampilan pada layar. Grafis yang ditampilkan merupakan nilai return loss dari antena yang diuji.
67
Hasil Pengukuran
LEVEL REFERENSI DARI TRACKING GENERATOR
Gambar 7.3 Lever referensi Tracking generator
68
RETURN LOSS
Gambar 7.4 Hasil pengukuran antena mikrostrip delapan elemen
69
Analisa Data Gambar 7.4 menunjukkan sinyal referensi yang berasal dari Tracking Generator kurang lebih -4,7 dBm, sedangkan bagian bawah menunjukkan hasil pengukuran Return Loss (RL) dan Gambar 6.36 menunjukkan Return Loss hasil pembesaran dari gambar di atasnya. Antena patch mikrostrip planar array 8 elemen mempunyai nilai RL = - 28,0 dB, pada frekuensi 2,442 GHz, karena pada level referensi 4,7 dBm dan pada Directional Coupler (DC) mempunyai pelemahan sebesar 20 dB, sehingga nilai RL = - 52,7 dB - (- 20 - 4,7) dB = - 28,0 dB. Pada frekuensi 2,442 GHz nilai koefisien pantul dan VSWR sebagai berikut, RL = 20 Γ = 10
VSWR
log
−RL
=
20
Γ −28 ,0
= 10
1 + Γ 1 − Γ
No.
Frekuensi (GHz)
1.
2,412
- 4,5
2.
2,442
3.
2,484
=
20
= 0,04
1 + 0,04 1 − 0,04
= 1,083
Level Ref. Pelemahan (dBm) DC (dB)
RL terbaca (dB)
RL (dB)
- 20
- 38,1
- 13,6
0,209
1,528
- 4,7
- 20
- 52,7
- 28,0
0,040
1,083
- 4,4
- 20
- 39,4
- 15,0
0,178
1,433
I
I
VSWR
Perbandingan Simulasi dan Pengukuran Simulasi
Pengukuran
No.
Frekuensi (GHz)
RL (IS11I)
VSWR
1.
2,412
-
-
-
1,528
0,209
- 13,6
2.
2,442
- 27,996
1,084
0,040
1,083
0,040
- 28,0
3.
2,484
-
-
-
1,433
0,178
- 15,0
I
I
VSWR
I
I
RL (IS11I)
70
7.2 Pengukuran Gain, Polaradiasi, dan Polarisasi Tujuan :
- Melakukan pengukuran penguatan (gain) antena mikrostrip planar array 8 elemen. - Memahami karakteristik directional dan half-power beamwidth antena. - Menggambarkan diagram polar polaradiasi antena mikrostrip planar array 8 elemen. - Menghitung front-to-back ratio antena mikrostrip planar array 8 elemen.
Peralatan yang digunakan : - Signal Generator, (AEROFLEX IFR 3410) - Spectrum Analyzer (Instek GSP-827) - Antena dipole, 2 buah - Antena under test (antena mikrostrip planar array 8 elemen) - Kabel RF 50
Ω
(2,5 m), 2 buah
- Tiang penyangga (three pot ), 2 buah Set-up Perangkat Pengukuran Gain DIPOLE Tx
DIPOLE Rx
SPECTRUM ANALYZER SIGNAL GENERATOR
Gambar 7.5 Diagram pengukuran gain antena
71
DIPOLE Tx
MIKROSTRIP
SPECTRUM ANALYZER SIGNAL GENERATOR
Gambar 7.6 Diagram pengukuran gain antena
Prosedur Pengukuran 1. Pasang antena kedua dipole (antena dipole bekerja frekuensi 2442 MHz), seperti yang ditunjukkan Gambar 7.5 dan menentukan jarak antara antena dipole pemancar dan antena dipole penerima (4,8 m). 2. Hubungkan Signal Generator dengan antena dipole pemancar dan Spectrum Analyzer dengan antena dipole penerima. 3. Hidupkan Signal Generator dan atur frekuensi 2442 MHz dan level RF out 0 dBm. Kemudian OFFkan RF output. 4. Hidupkan Spectrum Analyzer dan atur frekuensi dengan menekan tombol Frequency dan menekan tombol Start 2,3 GHz dan frekuensi Stop 2,7 GHz dengan entry data sesuai dengan frekuensi yang diinginkan. 5. Hidupkan RF output ON pada Signal Generator. 6. Atur arah antena penerima tepat menghadap antena pemancar, sehingga level penerima pada Spectrum Analyzer menunjukkan nilai maksimum dan atur frekuensi Signal Generator seperti pada tabel. Catat nilai ini sebagai nilai PREF, pada Tabel 1. 7. Gantilah antena penerima dengan antena yang diuji (antena mikrostrip planar array 8 elemen) seperti yang ditunjukan Gambar 7.6 . Ulangi langkah 6. Catat nilai ini sebagai P UT pada Tabel 1. 8. Hitung Gain antena yang diuji. GUT (dB) = PUT - PREF + 2,15 dB
72
Tabel 1. Hasil pengukuran gain antena mikrostrip planar array 8 elemen Frekuensi (MHz)
PREF (dBm)
PUT (dBm)
GUT (dBi)
2412 2417 2422 2427 2432 2437 2442 2447 2452 2457 2462 2467 2472 2477 2482 2487 2492
-57.3 -57.1 -55.3 -55.2 -56.7 -55.1 -54.1 -54.9 -55.7 -56.1 -56.3 -56.9 -57.2 -57.6 -58.1 -59.4 -60.4
-55.7 -54.6 -52.8 -51.6 -51.1 -49.1 -47.7 -48.7 -49.3 -50.1 -50.4 -51.1 -51.2 -52.5 -53.6 -54.2 -55.8
3.75 4.65 4.65 5.75 7.75 8.15 8.55 8.35 8.55 8.15 8.05 7.95 8.15 7.25 6.65 7.35 6.75
Rata-rata
6.34
i)
B d(
8,55N I
A G
Frekuensi 2442 MHz
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 2412
FREKUENSI (MHz)
Gambar 7.7. Grafik gain antena fungsi frekuensi
2417
2422
2427
2432
2437
2442
2447
2452
2457
2462
2467
2472
Tabel 2. Hasil pengukuran gain metode sample SAMPLE
PREF (dBm)
PUT (dBm)
GUT (dBi)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
-54,0 -54,4 -53,9 -54,1 -54,4 -53,8 -54,1 -53,9 -54,0 -53,8
-47,8 -48,1 -47,7 -47,9 -48,0 -47,7 -47,8 -48,0 -47,9 -47,7
8,35 8,45 8,35 8,35 8,55 8,25 8,45 8,05 8,25 8,25
RATA-RATA
8,33
2477
2482
2487
2492
73
Analisa Data Hasil pengukuran gain antena mikrostrip planar array 8 elemen pada frekuensi mulai 2402 MHz hingga 2492 MHz mempunyai gain rata-rata sebesar 6,34 dBi dengan bandwidth yang direkomendasi IEEE mulai frekuensi 2412 MHz sampai 2484 MHz sebesar 72 MHz seperti yang ditunjukkan Tabel 1. Sedangkan pengukuran gain pada frekuensi 2442 MHz dengan 10 kali sample didapatkan gain 8,33 dBi, dengan demikian gain secara umum dari kedua metoda yang dipergunakan dalam pengukuran mempunyai selisih (8,33 – 6,34) dBi = 2 dBi. Kedua metoda yang digunakan untuk mengukur gain antena dengan hasil akhir yang berbeda, metoda pertama antena mikrostrip planar array 8 elemen mempunyai respon gain yang tidak merata pada cakupan frekuensi 2412 MHz sampai 2484 MHz seperti yang ditunjukkan Gambar 7.7. Namun pada frekuensi 2442 MHz kedua metoda tersebut antena mempunyai gain yang sama.
74
Set-up Perangkat Pengukuran Polaradiasi DIPOLE Tx
MIKROSTRIP
SPECTRUM ANALYZER SIGNAL GENERATOR
Gambar 7.8 Diagram pengukuran polaradiasi antena
Prosedur Pengukuran 1. Pasanglah antena dipole pada Signal Generator (pemancar) dan antena mikrostrip planar array 8 elemen sebagai antena yang diukur pada Spectrum Analyzer (penerima), seperti yang ditunjukkan Gambar 7.6. 2. Atur Signal Generator (berfungsi sebagai pemancar) RF output 0 dBm dan frekuensi 2442 MHz. Nilai frekuensi ini adalah frekuensi kerja antena yang diukur. 3. Matikan RF output dari Signal Generator. 4. Hidupkan Spectrum Analyzer dan atur frekuensi dengan menekan tombol Frequency dan menekan tombol Start 2,3 GHz dan frekuensi Stop 2,7 GHz dengan entry data sesuai dengan frekuensi yang diinginkan.. 5. Atur RF output Signal Generator ON. 7. Pada antena penerima, arahkan dengan tepat ke antena pemancar sampai didapat level pada Spectrum Analyzer menunjukkan nilai maksimum, posisi pada 0 (nol) derajat. Catatlah nilai maksimum ini pada tabel 2. 8. Putar antena penerima pada arah horisontal (arah azimuth) setiap 10° hingga 360°. Catat level yang ditampilkan Spectrum Analyzer seperti pada tabel 2.
75
Tabel 3. Hasil Pengukuran Polaradiasi Sudut (derajat) 0
Level terima (dBm) -47.9
0
Sudut (derajat) 190
Level terima (dBm) -59.5
10
-51.1
-3.2
200
-57.8
-9.9
20
-54.3
-6.4
210
-56.7
-8.8
30
-50.7
-2.8
220
-56.7
-8.8
40
-48.7
-0.8
230
-53.0
-5.1
50
-49.5
-1.6
240
-53.1
-5.2
60
-51.1
-3.2
250
-55.2
-7.3
70
-53.0
-5.1
260
-56.1
-8.2
80
-55.7
-7.8
270
-55.5
-7.6
90
-55.5
-7.6
280
-55.7
-7.8
100
-56.1
-8.2
290
-53.0
-5.1
110
-55.2
-7.3
300
-51.1
-3.2
120
-53.1
-5.2
310
-49.5
-1.6
130
-53.0
-5.1
320
-48.7
-0.8
140
-56.7
-8.8
330
-50.7
-2.8
150
-56.7
-8.8
340
-54.3
-6.4
160
-57.8
-9.9
350
-51.1
-3.2
170
-59.5
-11.6
180
-61.0
-13.1
Normalisasi
Normalisasi -11.6
O
20
0 350 340
O
0 3
330
0 -1
10 20 30
-2
320
-3
40
-4
310
50
-5 -6
300
-7 -8
290
-9 -10
280
-11 -12
270
-13
260
250
240
230
13 220
140
Gambar 7.9 Polaradiasi directional antena mikrostrip planar array 8 elemen
76
Analisa data Hasil pengukuran dan pengeplotan tiap sudut putar mempunyai interval 10°, untuk penerimaan sinyal maksimum pada sudut 0°, Gambar 7.9 menunjukkan bahwa polaradiasi antena mikrostrip planar array 8 elemen mempunyai polaradiasi directional . Polaradiasi antena mikrostrip planar array 8 elemen mempunyai cakupan area cukup lebar, tetapi mempunyai tiga cakupan dengan sudut yang berbeda
Set-up Perangkat Pengukuran Polarisasi
DIPOLE Tx
MIKROSTRIP
SPECTRUM ANALYZER SIGNAL GENERATOR
Gambar 7.10 Diagram pengukuran polarisasi antena Prosedur Pengukuran 1. Pasanglah antena dipole pada Signal Generator (pemancar) dan antena mikrostrip planar array 8 elemen sebagai antena yang diukur pada Spectrum Analyzer (penerima), seperti yang ditunjukkan Gambar 7.6. 2. Atur Signal Generator (berfungsi sebagai pemancar) RF output 0 dBm dan frekuensi 2442 MHz. Nilai frekuensi ini adalah frekuensi kerja antena yang diukur. 3. Matikan RF output dari Signal Generator. 4. Hidupkan Spectrum Analyzer dan atur frekuensi dengan menekan tombol Frequency dan menekan tombol Start 2,3 GHz dan frekuensi Stop 2,7 GHz dengan entry data sesuai dengan frekuensi yang diinginkan.. 5. Atur RF output Signal Generator ON.
77
7. Pada bagian penerima, arahkan dengan tepat antena penerima ke antena pemancar
sampai
level
pada
Spectrum
Analyzer
menunjukkan
nilai
maksimum. Atur posisi berada pada posisi 0 (nol) derajat. Catat nilai maksimum tersebut pada tabel 2. 8. Putar antena penerima pada arah vertikal (elevasi) setiap 10° hingga 360°. Catat nilai level yang ditampilkan Spectrum Analyzer seperti pada tabel 2.
78
Tabel 4. Hasil Pengukuran Polarisasi Sudut (derajat) 0
Level terima (dBm) -47.9
0
Sudut (derajat) 190
Level terima (dBm) -52.5
10
-48.0
-0.1
200
-54.2
-6.3
20
-49.6
-1.7
210
-55.2
-7.3
30
-51.3
-3.4
220
-57.0
-9.1
40
-51.5
-3.6
230
-58.3
-10.4
50
-53.0
-5.1
240
-61.1
-13.2
60
-54.9
-7
250
-62.6
-14.7
70
-57.0
-9.1
260
-62.0
-14.1
80
-60.1
-12.2
270
-62.3
-14.4
90
-62.3
-14.4
280
-60.1
-12.2
100
-62.0
-14.1
290
-57.0
-9.1
110
-62.6
-14.7
300
-54.9
-7
120
-61.1
-13.2
310
-53.0
-5.1
130
-58.3
-10.4
320
-51.5
-3.6
140
-57.0
-9.1
330
-51.3
-3.4
150
-55.2
-7.3
340
-49.6
-1.7
160
-54.2
-6.3
350
-48.0
-0.1
170
-52.5
-4.6
180
-48.0
-0.1
Normalisasi
Normalisasi -4.6
0 350
0
340 330
10 20
-2
320
30
40
-4 310
-6
300
-8
-10
290
-12 280
-14
-16
270
260
250
240
230
Gambar 7.11 Polarisasi linier antena mikrostrip planar array 8 elemen
79
Analisa data Hasil pengukuran dan pengeplotan tiap sudut putar mempunyai interval 10°, diputar pada arah elevasi (vertikal) untuk penerimaan sinyal maksimum pada sudut 0°, Gambar 7.8 menunjukkan bahwa polarisasi antena mikrostrip planar array 8 elemen adalah linier, baik polarisasi linier horisontal maupun linier vertikal pada kondisi yang tidak simetris, yang disebabkab karena kondisi ruang ukur yang masih mampu memantulkan sinyal.
